Государственный контроль и надзор за промышленной безопасностью недропользования

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

Уфимский государственный  нефтяной технический университет

 

 

Кафедра: «Пожарная  и промышленная безопасность»

 

 

Реферат

на тему: «Государственный контроль и надзор за промышленной безопасностью недропользования»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил 

ст. гр. ПБ-09-01                                       А.И. Фатхуллин

Проверил

преподаватель        В.Г. Султанов

 

 

Уфа 2013

Цель  работы: знакомление с работой термоэлектрических термометров и применяемых с ними вторичных приборов.

Теоретические сведения

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ

 Действие термоэлектрических термометров основано на явлении возникновения электродвижущих сил в цепи, составленной из разнородных проводников. Для построения термоэлектрических термометров используется замкнутая электрическая цель (рис.1), состоящая из разнородных проводников А и В при различном нагревании мест спаев. При размыкании цепи (рис. 1а) между ее разъединенными концами возникает термоэлектродвижущая сила Е_АВ.

         Соответственно классической электронной, а также квантовой теории в любом металле электроны проводимости образуют "электронный газ", подобный идеальному газу. В связи с неодинаковой плотностью "электронного газа" в разных металлах его давление будет различным. Поэтому при соприкосновении металлов, электроны из металла с большим давлением "электронного газа" будут стремиться в металл с меньшим давлением, что приводит к избытку положительного электричества в одном металле и отрицательного - в другом. В результате возникает контактная разность потенциалов между электродами, которая для разомкнутой цепи определяется

    

 

       выражением:

   

  (1) 
       где, АА и АВ - работы выходов электронов из металла А и металла В, в дж;

е - абсолютная величина заряда электрона в Кл;

k - постоянная Больцмана в дж/град.;

- температура спая в  °К;

nА, nВ - концентрации свободных электронов в металлах А и В.

        Для замкнутой цепи, состоящей из двух проводников А и В (рис. 1б) электродвижущая сила, приложенная в этой цепи, равна алгебраической сумме разностей потенциалов всех спаев:

            =(φ_А-φ_B)+( φ_B – φ_A) (2)

Если температуры обоих  спаев одинаковы,θ₁= θ₂ = θ₃ , то общая термоэлектродвижущая сила замкнутой цепи будет

        

       если же спаи имеют разные температуры и , причем > , то

           (3)

          где, постоянный коэффициент, зависящий от свойств металлов А и В.

Выражение (3) является основным уравнением метода. Оно определяет развиваемую спаем металлов электродвижущую силу как линейную функцию разности температур нагрева спаев. Сохраняя неизменной температуру одного из спаев, зависимость ( 3 ) можно записать в виде

             (4)

          где, - постоянный коэффициент данной пары металлов А и В при = 0°С =соnst

          Зависимость (4) является уравнением прямой проходящей из начала координат. В действительности из-за того, что коэффициент при значительном изменении температуры, вызывающем изменение отношения плотностей nА/nВ, не остается постоянным, зависимость будет нелинейной и выражаться уравнением:

             (5)

           где, и -постоянные, зависящие от химического состава электродов А и В данной термопары;

                - измеряемая температура.

           В большинстве случаев коэффициент - является весьма малой величиной, поэтому статическая характеристика термопары может быть с незначительной погрешностью принята линейной, соответственно ее уравнением будет выражение (4).

            Термометрические свойства материалов принято характеризовать величиной Т.Э.Д.С., развиваемой этими материалами в паре с чистой платиной при температуре рабочего конца термопары 100°С и свободного конца 0°С. В таблице 1 приведены Т.Э.Д.С. развиваемые различными материалами при указанных условиях.           

Таблица 1.

Металл или сплав	Химический состав в %	Разность потенциалов в мВ
Хромель	89Ni;9,8Cr;1Fe;0,2Mn	+2,9
Железо	Fe	+1,8
Медь	Cu	+0,76
Платинородий	90Pt;10Rn	+0,64
Платина	Pt	0,00
Алюмель	94Ni;2Al;2,5Mn;1Si;0,5Fe	-1,2
Константан	60Cu;40Ni	-3,5

 

           Знак + в графе Т.Э.Д.С. показывает, что данный электрод в паре с платиной является положительным электродом, т.е. что в горячем спае условное направление тока - от платины к данному электроду. Т.Э.Д.С. пары из любых двух термоэлектродов определяется по таблице как алгебраическая разность их Т.Э.Д.С. с платиной. Положительным термоэлектродом пары будет тот электрод, чья Т.Э.Д.С. в паре с платиной относительно больше.

          Многие неметаллические материалы (графит, карборунд) и полупроводники могут быть использованы в качестве термоэлектродов, причем образованные из них термопары способны создавать Т.Э.Д.С. в сотни раз больше, чем у металлических термопар. Однако полупроводниковые и смешанные термопары не получили пока широкого применения для технических измерений температуры главным образом из-за большого разброса термоэлектрических характеристик, приводящего к необходимости индивидуальной градуировки каждого экземпляра термопар. В настоящее время наибольшее применение для технических измерении имеют следующие стандартные термопары (ГОСТ 6616-53).

         1.Термопара платинородий-платина (условное обозначение градуировки: ПП). Эта термопара применяется для технических измерений температур выше 1000°С, а также в качестве эталонных, образцовых и лабораторных приборов. Верхний предел измерения термопары (1500°С при длительном нагреве) определяется главным образом прочностью платинового электрода.

         2.Термопара хромель-алюмель (условное обозначение градуировки: ХА), пределы измерения от -50 до +1000° С, а при кратковременной нагреве до 1300°С.

          3.Термопары хромель-копель (условное обозначение градуировки: ХК) пределы измерения от -50 до +600°С, а при кратковременном нагреве до 800°С.

         Для измерения температуры жидкой стали в плавильных печах в пределах 1400- 1800°С применяются термопары вольфрам-молибден. Эти термопары невзаимозаменяемые, и каждая из них градуируется при выпуске. В диапазоне температур от -200 до +400°С находит применение термопара медь-константан.

          По величине инерционности стандартные термопары могут быть:

          а) большой инерционности (время десятипроцентного недохода от 2,5 до 8 мин.;

           б) обыкновенной инерционности (1,5-2,5 мин);

           в) малой инерционности (менее 1,5 мин.).

 

           Результаты измерений:

№№ пп	Температура рабочего спая	Величина Т.Э.Д.С.  термопары, мВ	Чувствительность  в интервале температур мВ/1
1
2
3
4
5

Вывод: В результате проделанной работы мы ознакомились с работой термоэлектрических термометров и применяемых с ними вторичных приборов.